一种井下矿用制动无火花摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种井下矿用制动无火花摩擦材料，包括：阻燃纤维、增强用纤维、纳米铜和电解铜的混合粉、g‑C3N4、氧化锆、碳化硅、改性树脂混合物、氢氧化镁、硫酸钡、摩擦粉、硅灰石，其质量配比为阻燃纤维1份‑9份、增强用纤维15份‑30份、纳米铜和电解铜的混合粉1份‑8份、g‑C3N4 5份‑16份、氧化锆1份‑6份、碳化硅1份‑6份、改性树脂混合物8份‑12份、氢氧化镁2份‑5份、硫酸钡10份‑28份、摩擦粉1份‑3份、硅灰石8份‑12份。本发明专利技术所涉及摩擦材料中阻燃纤维和氢氧化镁、硅灰石一起发挥协同阻燃作用，保证了摩擦材料的无火花制动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿用设备
,，具体为一种井下矿用制动无火花摩擦材料及其制备方法。
技术介绍
辅助运输作为矿井生产的“动脉”与“咽喉”，设备的效率和安全直接影响煤矿生产的效率和安全，工作中一旦发生故障，将直接影响生产，甚至造成人身伤亡。因此，发展辅助运输设备的同时对其安全性也提出了更高的要求，而决定辅助运输设备安全最重要的部件就是制动装置，其中制动器摩擦片又是决定制动装置制动性的重要部件。制动器形式多样，最早发源于美国，我国制动器的发展经历了从蹄鼓式制动器，到钳盘式制动器，再到现在的盘式制动器。在设计制动器中，摩擦片设计的合理与否将直接影响制动器的制动性能，摩擦片在制动工作过程中，要求保证一定的强度和刚度，以免摩擦片受到损坏，影响刹车的稳定性。因此摩擦片在工作时承受的应力应变值一定不能超过其材料本身的许用值，否则就会发生摩擦材料变形严重导致安全事故。通常对于井下矿用机械制动而言，首要保证的是制动的灵敏性，这就要求摩擦材料的摩擦系数较高，一般在0.35以上，此处的摩擦系数是根据GB11834-2000《工业机械用石棉摩擦片》标准在定速试验机上测得。目前关于煤矿井下运输所使用摩擦制动材料的相关论文和专利较少，鉴于高载荷、低速设备上的摩擦片主要有高摩有机合成材料和铜基粉末冶金材料，我们将在这两种材料的基础上，对制备工艺和组分优化设计，研制出了能满足煤矿井下设备所用的摩擦制动材料。粉末冶金摩擦材料可分为铁基、铜基及铁铜基三种常用类型,其中铜基粉末冶金摩擦材料由于具有耐磨、不容易粘合、不易锈蚀、摩擦性能稳定、导热性好等特点但成本高，加工难度大，对制动盘攻击性大；有机合成摩擦材料摩擦系数高,且不随制动速度的改变而变化,并可通过改变配方和工艺进行耐磨性调整。但是,早期有机合成摩擦材料潮湿状态下,其摩擦系数大为降低,制动能力下降而且导热性能较差,制动温度高,从而使得制动盘材料的组织、性能发生变化,导致热裂,造成安全隐患。改性后的有机摩擦材料在潮湿环境下仍具有高的摩擦因数，在中低温环境中耐热性能良好，同时具有摩擦因数不受天气气候影响的优点,强度较高、摩擦系数稳定、工作平稳可靠、耐磨及污染少,能适应不同的载荷、速度及许多特殊要求，且抗压性能较高等优点。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种井下矿用制动无火花摩擦材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中的问题。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种井下矿用制动无火花摩擦材料，包括：阻燃纤维、增强用纤维、纳米铜和电解铜的混合粉、g-C3N4-、氧化锆、碳化硅、改性树脂混合物、氢氧化镁、硫酸钡、摩擦粉、硅灰石，其质量配比为阻燃纤维1份-9份、增强用纤维15份-30份、纳米铜和电解铜的混合粉1份-8份、g-C3N4 5份-16份、氧化锆1份-6份、碳化硅1份-6份、改性树脂混合物8份-12份、氢氧化镁2份-5份、硫酸钡10份-28份、摩擦粉1份-3份、硅灰石8份-12份。优选的，所述阻燃纤维长度3-5mm，包括芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维聚酯纤维中的一种或几种混合。优选的，所述的g-C3N4为片状，尺寸50-200μm。。优选的，所述的纳米铜和电解铜的质量比为1:1～1:5，纳米铜的尺寸为30-350nm。一种井下矿用制动无火花摩擦材料的制备方法，包括：1)阻燃纤维1份-9份，增强用纤维15份-30份，纳米铜和电解铜的混合粉1份-8份，g-C3N4 5份-16份，氧化锆1份-6份，碳化硅1份-6份，改性树脂混合物8份-12份，氢氧化镁2份-5份，硫酸钡10份-28份，摩擦粉1份-3份，硅灰石8份-12份；2)将1)中所述各组分混合均匀；3)将2)均匀混合的粉末在热压烧结，在15-35Mpa压力下，升温至140-220℃后，保温时间10-25min,在第一分钟放气3次。4)将3)烧结后的试样放在160-200℃温度的干燥箱中保温6-10h。与已公开技术相比，本专利技术存在以下优点：本专利技术所涉及摩擦材料中阻燃纤维和氢氧化镁、硅灰石一起发挥协同阻燃作用，保证了摩擦材料的无火花制动；本专利技术所涉及的g-C3N4具有减摩作用，且能产生微米尺寸小孔增加基体抗压能力；本专利技术所涉及的增强纤维和氧化锆、碳化硅一起保证摩擦材料的极高的抗压强度，每平方厘米可承受法相压力大370kN；本专利技术所涉及组分材料氧化锆、碳化硅、增强用纤维等都有较高的摩擦因数，使合成的摩擦材料也具有较高的摩擦因数，可达0.4～0.55；本专利技术所涉及的改性后的树脂基材料和摩擦粉协同作用等因素保证了摩擦因数的稳定；本专利技术所涉及的纳米铜和电解铜的添加保证摩擦材料在制动时所产生的热量能较快速度传递给摩擦对偶原件并即时散发出去。本专利技术所涉及的摩擦材料能保证该制动摩擦片能够在重载、低速、潮湿环境灵敏制动，且经验证符合MT113-1998《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用试验方法和判定规则》和GB/T13813-2008《煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则》，能保证煤矿井下安全，同时能承受极高的法向压力、具有高且稳定的摩擦因数、制动过程无火花等特点。本专利技术所涉及的一种井下矿用制动无火花摩擦材料及其制备方法填补了煤矿井下机械设备专用摩擦制动材料研究方面的空缺。具体实施方式为了使本专利技术的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：1)按阻燃纤维5％wt，阻燃芳纶纤维长度3-5mm，增强用纤维25％wt，纳米铜和电解铜的混合粉2％wt，其中纳米铜和电解铜的质量比为1:1，纳米铜的尺寸为30-350nm，尺寸为50-200μm的片状g-C3N4 10％wt，氧化锆4％wt，碳化硅6％wt，丁腈橡胶改性酚醛树脂和植物油改性酚醛树脂混合物12％wt，氢氧化镁4％wt，硫酸钡21％wt，摩擦粉1％wt，硅灰石10％wt配料；2)将1)中所述各组分充氩气保护高速混合20min，转速400r/min；3)将2)均匀混合的粉末再热压烧结，在15Mpa压力下，升温至140℃后，保温时间25min,在第一分钟放气3次。4)将3)烧结后的试样放在160℃温度的干燥箱中保温10h。实施例二：1)按阻燃纤维4％wt，阻燃聚酰亚胺纤维长度3-5mm，增强用纤维20％wt，纳米铜和电解铜的混合粉5％wt，其中纳米铜和电解铜的质量比为1:2，纳米铜的尺寸为30-350nm，尺寸为50-200μm的片状g-C3N4 16％wt，氧化锆2％wt，碳化硅4％wt，丁腈橡胶改性酚醛树脂和硼化合物改性酚醛树脂混合物10％wt，氢氧化镁5％wt，硫酸钡25％wt，摩擦粉2％wt，硅灰石12％wt配料；2)将1)中所述各组分充氩气保护高速混合20min，转速500r/min；3)将2)均匀混合的粉末再热压烧结，在20Mpa压力下，升温至160℃后，保温时间20min,在第一分钟放气3次。4)将3)烧结后的试样放在170℃温度的干燥箱中保温9h。实施例三：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下矿用制动无火花摩擦材料，其特征在于：包括：阻燃纤维、增强用纤维、纳米铜和电解铜的混合粉、g‑C3N4、氧化锆、碳化硅、改性树脂混合物、氢氧化镁、硫酸钡、摩擦粉、硅灰石，其质量配比为阻燃纤维1份‑9份、增强用纤维15份‑30份、纳米铜和电解铜的混合粉1份‑8份、g‑C3N4 5份‑16份、氧化锆1份‑6份、碳化硅1份‑6份、改性树脂混合物8份‑12份、氢氧化镁2份‑5份、硫酸钡10份‑28份、摩擦粉1份‑3份、硅灰石8份‑12份。

【技术特征摘要】
1.一种井下矿用制动无火花摩擦材料，其特征在于：包括：阻燃纤维、增强用纤维、纳米铜和电解铜的混合粉、g-C3N4、氧化锆、碳化硅、改性树脂混合物、氢氧化镁、硫酸钡、摩擦粉、硅灰石，其质量配比为阻燃纤维1份-9份、增强用纤维15份-30份、纳米铜和电解铜的混合粉1份-8份、g-C3N4 5份-16份、氧化锆1份-6份、碳化硅1份-6份、改性树脂混合物8份-12份、氢氧化镁2份-5份、硫酸钡10份-28份、摩擦粉1份-3份、硅灰石8份-12份。2.一种井下矿用制动无火花摩擦材料的制备方法，其特征在于：包括：1)阻燃纤维1份-9份，增强用纤维15份-30份，纳米铜和电解铜的混合粉1份-8份，g-C3N45份-16份，氧化锆1份-6份，碳化硅1份-6份，改性树脂混合物8份-12份，氢氧化镁2份-5份，硫酸钡10份-28份，摩擦粉1份-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗松松，陈军，陶永芹，黄涛，张勇杰，
申请(专利权)人：凯盛重工有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34